《建筑钢结构设计》课件

建筑钢结构设计欢迎学习建筑钢结构设计课程概述与学习目标本课程将系统介绍建筑钢结构设计的理论知识和应用技术，包括学习目标是掌握建筑钢结构设计的理论基础和实践技能，能够独钢结构的力学性能、设计原则、构件设计、节点设计、施工技术立完成简单钢结构的设计工作等钢结构发展历史世纪181铁结构开始应用于桥梁和建筑世纪192钢结构出现，并迅速发展，应用于大型桥梁、建筑世纪203钢结构设计理论不断完善，应用领域不断扩展世纪214高强度钢、新型钢结构体系发展，钢结构应用更加广泛钢结构的优缺点分析优点缺点强度高、重量轻、抗震性能好防火性能较差••加工制作方便、施工周期短易受腐蚀••可重复使用、节约资源价格较高••造型灵活、设计空间大•钢结构在现代建筑中的应用实例高层建筑例如摩天大楼、高层住宅、办公楼等工业厂房例如大型车间、仓库、物流中心等桥梁例如公路桥、铁路桥、人行天桥等体育场馆例如足球场、体育馆、游泳馆等建筑钢材的主要性能1强度钢材抵抗外力破坏的能力2塑性钢材在外力作用下发生塑性变形的能力3韧性钢材抵抗冲击载荷的能力4疲劳强度钢材在交变载荷作用下抵抗破坏的能力建筑用钢的类型与选择钢普通低碳钢钢低合金高强钢高强度钢，Q235Q345Q460，广泛应用于建筑结构度钢，应用于高层建筑应用于特殊结构，如超、桥梁等高层建筑钢材的力学性能指标单位说明抗拉强度钢材抵抗拉伸破坏的MPa能力屈服强度钢材开始发生塑性变MPa形时的应力伸长率钢材断裂前塑性变形%的能力冲击韧性钢材抵抗冲击载荷的J/cm2能力钢材的物理性能密度熔点热膨胀系数钢材的密度约为钢材的熔点约为℃钢材的热膨胀系数约为℃

7.85g/cm3153512×10-6/钢材的化学性能1碳含量影响钢材强度、硬度、塑2硅含量提高钢材强度、硬度，降3锰含量提高钢材强度、硬度，改性低塑性善焊接性能4磷含量降低钢材韧性，影响焊接性能5硫含量降低钢材塑性，影响焊接性能钢结构设计基本原则1安全性保证结构在正常使用和各种意外情况下能够安全2经济性设计方案应经济合理，造价最低可靠3实用性满足使用功能要求，并考虑使用维护方便4美观性外观协调，与周围环境相协调荷载与作用分析恒载活载风载地震载结构自重、固定设备、管道可变的荷载，如人员、家具风力对建筑物产生的荷载地震对建筑物产生的荷载、装饰等、堆放货物等结构计算模型整体模型1将整个建筑物视为一个整体单元模型2将建筑物分解成若干个单元，分别进行计算构件模型3针对单个构件进行计算，如梁、柱、节点等极限状态设计法概述1以结构的极限状态为设计依据，考2主要考虑两个极限状态承载能力3确保结构在各种情况下都能够满足虑结构在各种荷载和作用下的承载极限状态和正常使用极限状态安全和使用要求能力承载能力极限状态1结构或构件丧失承载能力，发生破坏或失效2设计要求确保结构能够安全抵抗各种荷载和作用，不发生破坏正常使用极限状态1结构或构件发生过度变形、振动，影响使用功能2设计要求确保结构在各种情况下都能够满足使用功能要求，避免出现过度变形或振动钢结构构件设计基础1确定构件的截面尺寸、材料类2进行强度、稳定性、变形等方型、连接方式面的验算3满足设计规范和要求受拉构件设计1主要考虑构件的抗拉强度2设计要求确保构件能够安全抵抗3常用公式F=σA拉力，不发生断裂受压构件设计1主要考虑构件的抗压强度和稳2设计要求确保构件能够安全定性抵抗压力，不发生屈曲或断裂3常用公式F=σA受弯构件设计1主要考虑构件的抗弯强度和挠2设计要求确保构件能够安全度抵抗弯矩，不发生断裂或过度变形3常用公式M=σI/y受扭构件设计1主要考虑构件的抗扭强度和扭2设计要求确保构件能够安全转角抵抗扭矩，不发生断裂或过度变形3常用公式T=τIp/r组合受力构件设计1构件同时承受多种荷载作用，如弯2设计要求综合考虑各种荷载作用3常用方法叠加法、组合法矩、剪力、扭矩等，确保构件安全可靠钢结构连接节点类型焊接连接通过焊接将钢构件连接在一起螺栓连接通过螺栓将钢构件连接在一起铆钉连接通过铆钉将钢构件连接在一起焊接连接设计原理1通过焊接使钢材熔化，形成连续的2焊接性能取决于焊材、母材、焊接3设计要求焊缝强度应满足设计要金属连接工艺等求，避免产生缺陷焊缝类型与计算对接焊缝角焊缝搭接焊缝将两个构件的端面直接焊接将两个构件的侧面或端面焊接将两个构件搭接后焊接螺栓连接设计原理1通过螺栓将钢构件连接在一起2螺栓连接的强度取决于螺栓尺，依靠摩擦力或剪切力传递荷寸、材料强度、连接方式等载3设计要求螺栓强度应满足设计要求，避免产生滑移或断裂普通螺栓连接1依靠螺栓的剪切力传递荷载2适用于承受较小荷载的连接3设计要求螺栓的剪切强度应满足设计要求高强度螺栓连接1依靠螺栓与孔壁之间的摩擦力传递2适用于承受较大荷载的连接3设计要求螺栓的摩擦系数应满足荷载设计要求，避免产生滑移钢结构梁柱设计1梁柱是钢结构建筑中的重要组2梁柱设计需要综合考虑强度、成部分，承受着主要的荷载稳定性、变形等因素3设计要求梁柱应能够安全可靠地承受各种荷载，满足使用功能要求型钢梁设计要点H1H型钢梁是应用最广泛的钢梁2设计要点选择合适的截面尺之一，具有较高的强度和稳定寸、连接方式，进行强度、稳性定性、变形等方面的验算3设计要求H型钢梁应能够安全可靠地承受各种荷载，满足使用功能要求箱型截面梁设计1箱型截面梁具有更高的强度和2设计要点选择合适的壁厚、刚度，适合跨度较大、荷载较加强筋，进行强度、稳定性、大的结构变形等方面的验算3设计要求箱型截面梁应能够安全可靠地承受各种荷载，满足使用功能要求组合梁设计方法1将不同类型的梁组合在一起，以提2设计要点选择合适的组合方式，3设计要求组合梁应能够安全可靠高强度、刚度或满足特殊要求进行强度、稳定性、变形等方面的地承受各种荷载，满足使用功能要验算求钢柱稳定性分析1钢柱在轴向压力作用下，可能2稳定性分析确定钢柱的临界发生屈曲失效压力，确保钢柱能够安全抵抗压力3设计要求钢柱应具有足够的稳定性，避免发生屈曲失效轴心受压柱设计1钢柱受到轴向压力作用2设计要点选择合适的截面尺寸、连接方式，进行强度、稳定性、变形等方面的验算3设计要求轴心受压柱应能够安全可靠地承受压力，满足使用功能要求偏心受压柱设计1钢柱受到偏心压力作用2设计要点选择合适的截面尺寸、连接方式，进行强度、稳定性、变形等方面的验算3设计要求偏心受压柱应能够安全可靠地承受压力，满足使用功能要求钢框架结构设计1钢框架结构是应用最广泛的钢2设计要点选择合适的梁柱尺结构体系之一寸、连接方式，进行框架整体稳定性分析3设计要求钢框架结构应能够安全可靠地承受各种荷载，满足使用功能要求框架节点设计1框架节点是钢框架结构的重要2设计要点选择合适的节点类连接部位，承受着梁柱之间的型、连接方式，进行节点强度力传递、稳定性、变形等方面的验算3设计要求框架节点应能够安全可靠地传递荷载，满足使用功能要求刚接框架分析1框架节点采用刚性连接2分析方法考虑节点处的弯矩和剪力，进行框架整体稳定性分析3设计要求刚接框架应具有足够的强度和刚度，避免发生过大的变形或振动铰接框架分析1框架节点采用铰链连接2分析方法只考虑节点处的剪力，进行框架整体稳定性分析3设计要求铰接框架应具有足够的强度和刚度，避免发生过大的变形或振动框架稳定性验算1验算框架在各种荷载和作用下2分析方法采用框架整体稳定的整体稳定性性分析方法，如力法、位移法等3设计要求框架应具有足够的稳定性，避免发生整体失稳钢结构屋盖系统1钢结构屋盖是建筑物的重要组2设计要点选择合适的屋盖类成部分，承受着屋面荷载型、支撑体系，进行屋盖强度、稳定性、变形等方面的验算3设计要求钢结构屋盖应能够安全可靠地承受屋面荷载，满足使用功能要求网架结构设计1网架结构是由杆件相互交错形2设计要点选择合适的杆件截成的网状结构，具有较高的强面尺寸、连接方式，进行网架度和刚度强度、稳定性、变形等方面的验算3设计要求网架结构应能够安全可靠地承受屋面荷载，满足使用功能要求桁架结构设计1桁架结构是由杆件相互连接形2设计要点选择合适的杆件截成的三角形结构，具有较高的面尺寸、连接方式，进行桁架强度和稳定性强度、稳定性、变形等方面的验算3设计要求桁架结构应能够安全可靠地承受屋面荷载，满足使用功能要求拱形结构设计1拱形结构是利用拱的受力原理2设计要点选择合适的拱形形，能够承受较大的荷载式、拱高、连接方式，进行拱结构强度、稳定性、变形等方面的验算3设计要求拱形结构应能够安全可靠地承受屋面荷载，满足使用功能要求悬索结构设计1悬索结构是利用悬索的拉力传2设计要点选择合适的悬索材递荷载，适合跨度较大的结构料、锚固方式，进行悬索结构强度、稳定性、变形等方面的验算3设计要求悬索结构应能够安全可靠地承受屋面荷载，满足使用功能要求钢结构防火设计1钢材在高温下强度会降低，容2防火设计采取措施提高钢结易发生失稳或坍塌构的耐火性能，防止发生火灾事故3设计要求钢结构的耐火等级应满足设计规范和要求防火材料选用1选用具有防火性能的材料，如2防火材料的耐火性能应满足设防火涂料、防火板等计规范和要求3设计要求防火材料的选用应符合防火设计规范，并与钢结构的类型和防火等级相匹配防火构造措施1采取防火构造措施，如防火隔2防火构造措施应与钢结构的防断、防火涂层等火设计相协调3设计要求防火构造措施应符合防火设计规范，并与钢结构的类型和防火等级相匹配钢结构防腐设计1钢材容易受到腐蚀，影响结构使用2防腐设计采取措施保护钢结构，3设计要求钢结构的防腐等级应满寿命防止发生腐蚀足设计规范和要求防腐蚀原理电化学腐蚀物理腐蚀钢材在潮湿的环境中，与氧气和水发生化学反应，形成氧化物，钢材在高温或低温环境中，发生物理变化，导致腐蚀导致腐蚀防腐涂料选择1选用具有防腐性能的涂料，如2防腐涂料的防腐性能应满足设环氧树脂涂料、聚氨酯涂料等计规范和要求3设计要求防腐涂料的选用应符合防腐设计规范，并与钢结构的类型和防腐等级相匹配防腐施工要点1钢结构表面处理清除油污、锈蚀2涂料施工涂刷均匀、厚度适宜3设计要求防腐施工应符合防腐设等计规范，并严格控制施工质量钢结构施工技术1钢结构施工技术包括钢结构的2施工技术应符合设计规范和要制作、安装、质量控制等求3设计要求钢结构施工技术应符合设计规范和要求，并严格控制施工质量钢结构制作工艺1钢结构的制作工艺包括下料、切割2制作工艺应符合设计规范和要求3设计要求钢结构制作工艺应符合、焊接、组装等设计规范和要求，并严格控制制作质量钢结构安装方法1钢结构的安装方法包括吊装、2安装方法应符合设计规范和要焊接、螺栓连接等求3设计要求钢结构安装方法应符合设计规范和要求，并严格控制安装质量施工质量控制1对钢结构的制作、安装过程进2质量控制方法包括自检、互行严格的质量控制检、抽检等3设计要求施工质量控制应符合设计规范和要求，确保钢结构质量钢结构检测与验收1对钢结构进行检测，验收其质2检测方法包括外观检查、无量是否符合设计要求损检测、力学性能测试等3设计要求钢结构检测与验收应符合设计规范和要求，确保钢结构质量工程实例分析一1介绍一个具体的钢结构工程案2分析该工程的设计方案、施工例技术、质量控制等3总结该工程的经验教训工程实例分析二1介绍一个具体的钢结构工程案2分析该工程的设计方案、施工例技术、质量控制等3总结该工程的经验教训工程实例分析三1介绍一个具体的钢结构工程案2分析该工程的设计方案、施工例技术、质量控制等3总结该工程的经验教训。